CTX Thermal Solutions, Bild: CTX

CTX Thermal Solutions offeriert vielfältige Kühllösungen für eingebettete Systeme und Industriecomputer. Bild: CTX Thermal Solutions

Um eine zuverlässige Funktion und lange Lebensdauer der leistungsstarken Elektronik zu sichern, sind daher kompakte und effiziente Kühllösungen zur Abführung der Prozessorwärme gefragt.

Embedded Systeme finden sich in der Industrie und in der Bahntechnik ebenso wie in Haushaltsgeräten. Für das schnelle Abführen der Verlustleistung der Systeme sorgen spezielle CNC-gefertigte Kühlkörper für die aktive oder passive Kühlung. Dazu zählen Heatspreader-Lösungen mit integrierten Heatpipes ebenso wie Kühlkörper mit Kupfer-Inlay sowie auch kühlende Gehäuselösungen. Dabei werden die Kühlkörper in der Regel direkt am Hotspot montiert, also dort, wo die Wärmeentwicklung am größten ist. Starke Hitze, die die Leistungsfähigkeit des Systems schwächt, kann so gar nicht erst entstehen. Für Embedded Systeme und Industrie-PC bieten sich auch Kühllösungen mit integrierten Heatpipes an. Die flüssigkeitsdurchströmten Rohre steigern die Effizienz des Kühlkörpers deutlich, denn sie leiten die Wärme aus der heißen Bodenplatte in die kälteren Lamellen ab. Weitere Vorteile von Kühlkörpern mit Heatpipes sind neben der besseren Wärmeabfuhr auch die komplett lageunabhängige Montage dank der Kapillarwirkung der Lamellen, der geringere Wärmewiderstand als bei reinen Metallkühlkörpern sowie der überschaubare Platzbedarf der Kühllösung.

Kühlkörper mit Kupfer-Inlay

Kühlkörper, Bild: CTX
Kühlkörper mit Kupfer-Inlay von CTX zur direkten Installation am Hotspot, für die besonders schnelle Wärmeableitung. Bild: CTX Thermal Solutions

„Kupfer ist nicht nur ein exzellenter Strom-, sondern auch ein hervorragender Wärmeleiter“, erklärt Wilfried Schmitz, Geschäftsführer von CTX Thermal Solutions. Das rote Metall besitzt mit 395 W/(m•K) die höchste Wärmeleitfähigkeit aller Metalle und kühlt damit noch besser als das typische Kühlkörpermaterial Aluminium. „Diese Eigenschaft machen wir uns in der Kühlkörpertechnologie insbesondere beim Design von Hochleistungskühlkörpern für die Kühlung von eingebetteten Systemen zunutze“, so Schmitz. Da Kupfer mit einer Dichte von 8,92 g/cm³ jedoch deutlich schwerer ist als Aluminium (2,71 g/cm³), wird das Material in Kühlkörpern häufig mit Aluminium kombiniert. Beispiele hierfür sind Aluminiumkühlkörper mit einem Kupfer-Inlay zur direkten Installation am Hotspot oder Flüssigkeitskühlkörper aus einer Aluminiumplatte mit eingelegten Kupferrohren, durch die die Kühlflüssigkeit strömt. In diesem Fall sitzt das zu kühlende Bauteil direkt auf dem Kühlkörper und sorgt für eine schnelle Ableitung der Wärme.

Hintergrundinfos

Effiziente Kühltechnik für Leiterplatten

CTX hat für das Wärmemanagement an Leiterplatten Hunderte von Kühlkörpermodellen im Sortiment, deren Wärmewiderstände ein Spektrum von 6 bis 72 °C/W abdecken. Dazu zählen gestanzte Finger-, Aufsteck- und Kleinkühlkörper für die Kühlung von Bauteilen, die für die Durchsteckmontage (IMD = Insert Mount Device) konzipiert sind. Sie lassen sich mit Clips, Nieten, Lötstiften oder Schrauben schnell und einfach am elektronischen Bauteil befestigen.

Für die besonders anspruchsvolle Kühlung oberflächenmontierter Bauteile (SMD = Surface Mount Device) bietet CTX mit seinen Niedrigprofilkühlkörpern eine effektive Lösung. Die Kühlkörper mit ihren abgespreizten Flügelflächen werden auf die Leiterplatte aufgelötet oder aufgeschraubt und sorgen dort für indirekte Kühlung.

Elektronikkomponenten wie Netzteile oder Leiterplatten benötigen Gehäuse, die mehr können, als sie gegen Staub und Berührung zu schützen. Um die Funktion des Geräts nicht zu beeinträchtigen, müssen die Gehäuse auch in der Lage sein, die in Form von Wärme auftretende Verlustleistung abzuführen. Bei der effektiven Ableitung der Verlustleistung von Prozessoren oder Netzteilen eines Embedded Systems spielt das Material der Gehäuse eine große Rolle. CTX bietet deshalb projektspezifische Gehäuse an, die eine hervorragende Kühlung erreichen, da sie aus besonders wärmeleitfähigen Materialien wie Stahlblech, Aluminium, verzinktem Stahlblech oder Edelstahl bestehen. Zudem gewährleisten sie in der Regel eine gute elektromagnetische Abschirmung. Der Hersteller bietet nicht nur Metallgehäuse in Profil- und Stanzbiegetechnik an, sondern auch technische Aluminiumteile in projektspezifischer Ausführung.

Lüfter und Gebläse, Bild: CTX
Das Sortiment umfasst Lüfter und Gebläse für die aktive Kühlung von Embedded Systemen und IPC sowie Hochleistungskühlkörper mit Kupfer am Hotspot. Bild: CTX Thermal Solutions

Die Auswahl der geeigneten Kühllösung erfolgt auf Basis von Kundendaten in Abstimmung mit dem Kühlkörperproduzenten und anhand einer softwarebasierten thermischen Simulation. Damit kann der Temperaturzustand eines elektronischen Bauteils im Voraus berechnet werden. Hierfür müssen thermodynamische Rahmenbedingungen mit einbezogen werden, wie beispielsweise das Design und die zu erwartende Verlustleistung des jeweiligen Bauelements mit Bestimmung des Hotspots, beziehungsweise des Moduls oder Chips, an dem die Verlustleistung auftritt. Auch die Größe des vorhandenen Bauraums sowie die für einen sicheren Betrieb maximal zulässige Oberflächentemperatur des Bauteils fließen als Parameter in die Simulationsberechnungen mit ein. So lassen sich nicht nur Probleme bei der Produktentwicklung frühzeitig erkennen und verhindern, sondern gegebenenfalls auch Kosten und Materialien beim Design des Kühlkörpers einsparen.

Maßgeschneidertes Kühlkonzept

„Unser Ziel ist es, passgenaue Komponenten anzubieten, die den Bedürfnissen der jeweiligen Anwendung voll und ganz gerecht werden“, erläutert Schmitz. Entsprechend große Bedeutung hat der Kundenservice bei dem Unternehmen. So bietet das führende Handelshaus im Bereich der Kühllösungen auf Wunsch auch in Blister verpackte Komplettlösungen aus dem jeweiligen projektspezifischen Kühlkörper und Isolierungen, Montagebolzen sowie Schrauben an. „Wir möchten unseren Kunden ein möglichst breites Produktspektrum sowie eine umfassende Beratung offerieren“, sagt Wilfried Schmitz abschließend. „Denn nur mit einem maßgeschneiderten Kühlkonzept lässt sich eine lange Lebensdauer und eine optimale Funktion von Embedded Systemen und IPC dauerhaft gewährleisten.“ Aru